本发明涉及一种多点进水多级A/O工艺的碳源精确投加控制装置及方法，其包括控制装置，出水硝酸盐、溶解氧、ORP在线监测系统，多点进水比例控制单元，末段A/O的好氧区设置有连接首段A/O的缺氧区的内回流控制单元，二沉池设置有连接首段A/O的缺氧区的外回流控制单元，碳源投加控制单元；其特征在于:碳源投加点设置在末段A/O的缺氧区，控制装置包括检测仪表、变频器和工控机；工控机内设置有内回流控制模块、外回流控制模块、进水流量分配模块、药剂投加量控制模块控制模块、硝氮在线数据分析模块、前馈预测控制模块、反馈预测控制模块。本发明可以广泛应用于污水处理过程中，特别适用于深度脱氮，控制精确，效果稳定。